华中科大通过热电冷却器上的芯片对大功率LED进行主动热管理

华中科技大学陈明祥教授团队在先进电子封装研究领域取得新进展，相关研究成果《Active Thermal Management of High-Power LED Through Chip on Thermoelectric Cooler》发表在国际微电子器件领域权威期刊IEEE Transactions on Electron Devices上。近日，国际半导体行业著名杂志Semiconductor Today专栏报道该成果。该成果由陈明祥教授团队（以下简称“团队”）和武汉轻工大学徐建副教授团队共同完成。华中科技大学为论文第一署名单位，硕士生黎双为第一作者，陈明祥教授和彭洋博士为论文共同通讯作者。

发光二极管（LED）作为新一代的半导体固态发光器件，已经取代了白炽灯、荧光灯等传统光源，广泛应用于室内照明、投影显示、汽车大灯、特种照明等领域。由于LED存在电光转换损耗（转换效率约60%），多芯片封装时热量更集中，导致LED结温迅速升高，严重影响LED器件光效与可靠性。因此，散热问题成为大功率LED封装制造的关键技术瓶颈。

团队首次提出了Chip-on-TEC技术，将LED芯片直接贴装在热电制冷器（TEC）上，利用TEC的珀尔帖效应（Peltier effect）实现LED器件的主动散热，满足大功率LED封装散热需求。研究采用团队自主研发的电镀陶瓷基板制备小型、集成化的TEC，在TEC冷端陶瓷片上形成金属固晶层；将多颗LED芯片直接贴装在固晶层上，降低界面热阻，提高芯片热量传导。模拟和实验对比发现，采用Chip-on-TEC封装技术后，LED工作温度大幅降低，输出光功率提高35%。这一结果表明，Chip-on-TEC是一种高效热管理技术，可广泛应用于功率器件（含第三代半导体器件）和高温电子器件封装。该研究工作得到了国家自然科学基金 、国家重点研发计划等资助。

据了解，IEEE Transactions on Electron Devices是微电子器件领域权威期刊，在国际微电子领域享有盛誉。Semiconductor Today是一家具有独立性和非盈利性的国际半导体行业著名杂志，专注于报道化合物半导体和先进硅半导体领域的重要研究进展和最新行业动态。

团队一直专注于先进电子封装技术研究，近年来在电子器件散热、高可靠封装技术和光电器件封装应用等方面展开了系列科学研究，已发表JCR Q1论文30余篇（其中ESI高被引论文2篇，封面论文2篇）。